Znaleziono niezwykle rzadki binarny neutron emitujący promieniowanie gamma

Pin
Send
Share
Send

Gwiazdy neutronowe są jednym z najbardziej fascynujących obiektów astronomicznych w znanym Wszechświecie. Oprócz tego, że są najgęstszym typem gwiazdy (z możliwym wyjątkiem gwiazd kwarkowych), znane są również z tego, że tworzą pary binarne z masywnymi gwiazdami. Do chwili obecnej odkryto tylko 39 takich układów i wykryto jeszcze mniej, które składały się z gwiazdy masywnej i gwiazdy neutronowej o bardzo wysokiej energii (VHE).

Do tej pory znaleziono tylko dwa z tych systemów, drugi z nich został odkryty zaledwie kilka lat temu przez zespół międzynarodowych astronomów znany jako współpraca bardzo energicznego systemu obrazowania za pomocą radiotelefonicznego układu matrycowego (VERITAS). Oprócz tego, że jest to rzadkie znalezisko, odkrycie było również bardzo szczęśliwe, ponieważ niezwykłe zachowanie, które zaobserwowali, pochodzące z tego systemu, powtórzy się dopiero w 2067 r.

Mówiąc najprościej, gwiazdy neutronowe są gęstymi pozostałościami gwiazdy, która wybuchła w supernowej, pozostawiając za sobą wyjątkowo gęsty, zwarty obiekt, który szybko wiruje. Powoduje to, że gwiazda neutronowa generuje silne pola magnetyczne, które skupiają swoje promieniowanie w ciasną wiązkę, która wygląda jak latarnia morska, patrząc na nią z boku. Kiedy wiązki te przecinają się z Ziemią, astronomowie mogą wykryć te impulsy w radiu i innych długościach fal.

Ponieważ masywne gwiazdy tworzą pary dwójkowe, nic dziwnego, że niektóre pulsary mają orbitującego towarzysza, który przeżył swojego partnera, który jest supernową. Często systemy te mają dyski z resztkami, na które wpływa szybko wirujący pulsar. Promieniowanie zderzające się z odpadami tworzy naładowane cząstki, które można przyspieszyć do prawie prędkości światła, co powoduje promieniowanie gamma o bardzo wysokiej energii (VHE).

Korzystając z czterech 12-metrowych teleskopów w obserwatorium Freda Lawrence Whipple Observatory, które jest obsługiwane przez Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), współpraca VERITAS rozpoczęła śledzenie czegoś, co uważano za system pulsarów promieniowania gamma VHE już w 2016 roku. Źródło to znajduje się w ogromnym gwiezdnym żłobku około 5000 lat świetlnych od Ziemi w kierunku konstelacji Łabędzia.

Z pomocą zespołu astronomów, który wykorzystał dwa 17-metrowe teleskopy Głównego Atmosferycznego Obrazowania Gamma Czerenkowa (MAGIC) (znajdujące się w Obserwatorium El Roque de Los Muchachos na Wyspach Kanaryjskich), zespół odkrył, że pulsar ma masywnego towarzysza gwiezdnego które krążyły wokół niej co 50 lat na niezwykle eliptycznej orbicie. Obie drużyny obliczyły również, że gwiazdy będą w najbliższych punktach na swojej orbicie do 13 listopada 2017 r. I nie będą ponownie do 2067 r.

Dyrektorzy współpracy VERITAS wcześniej brali udział z innymi astronomami, aby monitorować ten system przed, w trakcie i po najbliższym podejściu. Za pomocą czterech teleskopów Obserwatorium Freda Lawrence'a Whipple'a wykryli promieniowanie gamma z wyjątkowo krótkich rozbłysków promieniowania Czerenkowa, które pojawiają się na niebie, gdy są absorbowane przez atmosferę ziemską.

Wstępne obserwacje przeprowadzone w 2016 r. Ujawniły słabą emisję promieniowania gamma, co było zgodne z faktem, że układ podwójny jest osadzony w gwiezdnym żłobku. „Ta niska, stała emisja najprawdopodobniej pochodzi z mgławicy, która jest stale zasilana przez pulsar”, powiedział Ralph Bird, doktorant z University of California Los Angeles, który odegrał wiodącą rolę w kampanii VERITAS.

Dlatego naukowcy czekali, aż gwiazdy dotrą do najbliższego punktu na swojej orbicie, aby sprawdzić, czy nastąpi jakakolwiek zmiana. Według Alicia López Oramas, naukowca z MAGIC w Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i jednego z odpowiednich autorów badania, „oczekiwano, że taki unikalny system będzie emitował bardzo wysokoenergetyczne promienie gamma podczas tego podejścia i nie można przegapić tej okazji ”.

Do września wszystko zaczęło drastycznie się zmieniać. Jak Tyler Williamson, absolwent Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Delaware oraz inny kluczowy współpracownik VERITAS, wskazał:

„Strumień promieniowania gamma, który zaobserwowaliśmy we wrześniu, był dwukrotnie wyższy od poprzedniej wartości. Podczas najbliższego podejścia między gwiazdą a pulsarem w listopadzie 2017 r. Strumień wzrósł 10 razy w ciągu jednej nocy. ”

Aby wyjaśnić to zachowanie, zespół dopasował modele teoretyczne oparte na najnowszych teoriach o pulsarach, dyskach szczątkowych i wynikającej z nich emisji do swoich obserwacji. Okazało się to nieskuteczne, co doprowadziło ich do wniosku, że potrzebne są znaczące zmiany, które obejmują lepsze informacje o spotkaniu między dwiema gwiazdami.

Krótko mówiąc, potrzeba więcej obserwacji tej pary binarnej, zanim będzie można wykonać odpowiednie modelowanie. Nie jest to zaskakujące, ponieważ układ ten jest tylko drugim przypadkiem binarnego układu pulsarowego wykazującego emisję promieniowania gamma VHE. Niemniej jednak obserwacje zebrane przez dwa zespoły były bezcenne, biorąc pod uwagę, że wszystkie poprzednie wyjaśnienia dotyczące zachowania binariów pulsarowych promieniowania gamma VHE były spekulacjami.

W nadchodzących latach naukowcy planują kontynuować obserwację tego i innych pulsarów w celu monitorowania egzotycznych zachowań pochodzących z tego ekstremalnego typu obiektu. A jeśli można opracować odpowiednie modele dla tego konkretnego systemu, będzie to miało ogromną wartość dla naukowców, oferując wgląd w narodziny i ewolucję zwartych obiektów - od pulsarów po układy podwójnych czarnych dziur.

Jak stwierdził Wystan Benbow, astrofizyk z CfA, „ciągłe inwestowanie w funkcjonowanie unikalnych, wiodących obiektów, takich jak VERITAS, ma kluczowe znaczenie i zapewni dalsze możliwości osiągnięcia transformacyjnej nauki”.

Współpraca VERITAS to grupa 80 naukowców z 20 instytucji z siedzibą w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Niemczech i Irlandii. Badanie, które opisuje ich odkrycia, pojawiło się niedawno w Astrophysical Journal Letters. Obserwatorium Freda Lawrence'a Whipple jest obsługiwane przez Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).

Pin
Send
Share
Send